Thema 6
Voortplantingswijzen bij planten en dieren
Voortplantingswijzen bij planten en dieren
Wat is geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting?
Geslachtelijke voortplanting komt zowel bij planten als bij dieren voor. Bij deze voortplantingswijze ontstaat een nieuw organisme uit een bevruchte eicel.
Bij geslachtelijke voortplanting heb je twee organen nodig: Het mannelijke geslachtsorgaan (met de zaadcel) en het vrouwelijke geslachtsorgaan (met de eicel).
De zaadcel en de eicel moeten dus bij elkaar kunnen komen om zo uit te groeien tot een zygote die verder kan ontwikkelen tot nieuw organisme.
Voordeel = dat er een grote variatie binnen een soort ontstaat omdat je telkens kenmerken van twee verschillende individuen gebruikt om 1 nieuw organisme te maken.
Nadeel = de zaadcel en eicel moeten bij elkaar gebracht worden en versmelten.
Bij bloemplanten speelt de bloem een centrale rol in de geslachtelijke voortplanting. Bloemen dragen immers de voortplantingsorganen van de plantplant: de meeldraden (mannelijke voortplantingsorganen) en de stamper (vrouwelijk voortplantingsorgaan).
Bloemplanten maken gebruik van o.a. insecten of de wind om de mannelijke en vrouwelijke voortplantingscellen bij elkaar te brengen.
Echter zijn er ook organismen (bv. sommige planten) die zich ongeslachtelijk kunnen voortplanten.
Bij ongeslachtelijke voortplanting ontstaat uit één cel (of deel van een plant) een nieuwe plant.
Hierbij zijn geen geslachtscellen betrokken. De nakomeling heeft dezelfde chromosomen als de moederplant en is dus identiek hetzelfde. Ze zijn dus
altijd klonen van het oorspronkelijk individu.
Op bovenstaande foto van de aardappelplant kan je dit goed zien. uit één deel van de plant, namelijk de aardappel, ontstaat een nieuwe plant. Deze plant maakt nieuwe aardappelen aan. Zij kunnen op hun beurt nieuwe aardappelplanten worden. Deze plant heeft dus geen voortplantingsorganen nodig om zich te kunnen voortplanten/klonen.
Voordeel = ze kunnen zich heel gemakkelijk voortplanten
Nadeel = het zijn exacte kopieën van elkaar. Ze zijn dus ook gevoelig aan de zelfde ziektes, weersomstandigheden,...
Hoe gebeurt voortplanten in het dierenrijk?
1. geslachtelijke voortplanting
De meeste gewervelde dieren (zoogdieren, vogels, vissen, reptielen en amfibieën) planten zich geslachtelijk voort. Zoals de mens dus.
Soms worden verleidingsceremonies uitgevoerd door de mannetjes om de vrouwtjes te versieren. Vb:
- Mannetjes pauw die zijn veren open zet.
- Herten die vechten met elkaar.
- Vogeltjes die een zo mooi mogelijk nestje bouwen.
Geslachtelijk voortplanten komt erop neer dat een zaadcel en een eicel bij elkaar moeten komen. Dit kan door:
- Inwendige bevruchting zoals bij zoogdieren: geslachtsgemeenschap zorgt dat de zaadcel bij de eicel komt
- Uitwendige bevruchting zoals bij vissen.
Bij beide bevruchtingen ontstaat altijd een zygote Deze kan uitgroeien tot een organisme.
- Ofwel wordt een organisme levend geboren, zoals bij de meeste zoogdieren.
- Ofwel wordt de bevruchte eicel in een verhard omhulsel geboren (= een ei) en wordt deze verder uitgebroed zoals bij de meeste vogels.
- De bevruchte eicel kan ook in een zacht omhulsel zitten zoals bij reptielen
- Of de bevruchte eicel kan ook in geen omhulsel zitten zoals bij amfibieën.
2. Tweeslachtigheid/ hermafrodiet of intersekse (= bij de mens)
Dit betekent dat een organisme de kenmerken van twee geslachten heeft. Een tweeslachtig organisme heeft dus zowel mannelijke als vrouwelijke kenmerken.
Tweeslachtig of hermafrodiet komt in het hele dierenrijk voor maar is bij de mens eerder uitzonderlijk (1,7´% van de bevolking) al spreken we voor mensen liever van 'intersekse'.
- Een hermafrodiet heeft beide geslachten die allebei vruchtbaar zijn.
- Een interseksueel heeft beide geslachten waarbij maar 1 vruchtbaar is.
In het dierenrijk is hermafroditisme vaak voorkomend.
- Bij hoefdieren zoals runderen, varkens, schapen en geiten komt het voor, maar deze dieren zijn onvruchtbaar en worden kween genoemd.
- Regenwormen zijn tweeslachtig maar hebben wel een partner
nodig om voort te planten. Ze kunnen zichzelf niet bevruchten. De paring
gebeurt dubbel: zaadcellen afgeven aan de partner en tegelijkertijd zaadcellen
ontvangen. Dat ontvangen gebeurt in een spermazakje dat later, door achteruit
te schuiven, zorgt voor de bevruchting. Nadat regenwormen gepaard hebben ontstaat een slijmband in
het zadel
Het zadel is een soort baarmoeder waarin de zaadcel en de eicel uitgroeien tot een cocon die wordt afgezet en waarin het kleine regenwormpje verder uitgroeit.
- Clownvisjes zijn eerst mannetjes, later zal het grootste visje van de groep veranderen in een vrouwtje.
Ook de meeste slakken zijn hermafrodiet.
3. Ongeslachtelijk voortplanten
Ongeslachtelijk voortplanten of aseksuele reproductie betekent dat er geen mannetje nodig is om voort te planten.
Vb. De wandelende tak --> De Australische flappentak kan geslachtelijk voortplanten maar als er geen mannetje in de buurt is kan het ook ongeslachtelijk. De nieuwe takjes zijn dan identiek aan de mama tak en dus een clown.
Als de eitjes niet bevrucht werden, komen ze pas na 9 maanden uit en zijn het enkel vrouwtjes, als ze wel bevrucht werden komen ze al na 3 maanden uit en heb je mannetjes en vrouwtjes.
Er zijn meer diersoorten die zich zonder mannetje kunnen voortplanten.
Waarom
dieren ongeslachtelijk voortplanten is niet helemaal duidelijk. Zelfs met een
mannetje in de buurt zijn er diersoorten die deze manier van voortplanten
gebruiken.
Enkele speciale voortplantingswijzen
- Kangoeroe:
Een kangoeroe is een buideldier. De pasgeboren jongen groeien op in een soort tweede baarmoeder. Ze worden piepklein, blind en doof geboren en kruipen in de buidel waarin ze verder opgroeien. Op de geur zoeken ze een tepel waaraan ze zich vasthechten. De kleine kangoeroe kan tot een jaar in de buidel blijven.
Ook koala's zijn buideldieren.
- Beren
Sommige dieren kunnen de bevruchting uitstellen.
Vb. Sommige beren paren op het einde van de lente of begin van de zomer. Het vrouwtje gaat dan op zoek naar eten om voldoende lichaamsvet en gewicht te hebben. Maanden later zullen de embryo's zich inplanten, nadat de berin zich heeft teruggetrokken in haar hol. Ze wachten tot de winter voorbij is om geboren te worden.
Ook dassen en reeën kunnen de zwangerschap uitstellen.
- Krokodillen
Krokodillen zijn eierbarend maar afhankelijk van de temperatuur waarin de eieren worden uitgebroed, worden deze eitjes mannetjes of vrouwtjes; Bij 33°c worden het mannetjes en 30°C worden de eitjes vrouwtjes.
- Zeepaardje
In tegenstelling tot de meeste dieren waar het vrouwtje de kleintjes op de wereld zet, zetten bij het zeepaardje de mannetjes de kleintjes op de wereld.
Het mannetje heeft een broedbuidel waarin het vrouwtje haar eieren legt. Na 25 tot 40 dagen zwemmen de kleine zeepaardjes uit de buidel. Het mannetje en vrouwtje blijven hun hele leven samen.
Voortplanting bij eencelligen
Eencelligen zoals bacteriën planten zich voort door middel van ongeslachtelijke voortplanting (ze hebben dus geen geslachtorganen). Dit betekent dat er slechts één ouder bij betrokken is. Ze maken een kopie van zichzelf dit noemen we binaire deling.
Als de omstandigheden (tempratuur, voeding,...) gunstig zijn kopiëren bacteriën zichzelf Veel bacteriën kunnen zich dus aseksueel voortplanten. Een bacterie kan zijn genetisch materiaal verdubbelen en vervolgens zichzelf in tweeën splitsen (= binaire deling)
Als de omstandigheden precies goed zijn delen sommige bacteriën zich in slechts 20 minuten. Na 1 uur heeft deze ene bacterie zich dan gedeeld in 8 stuks, na 2u in 64 stuks en na 3 u in 512. Ze klonen zich dus super snel! Typisch hierbij is dat de kopie direct even groot is als de moeder.
Wat zijn deze Ideale omstandigheden voor bacteriën om zich voort te planten?
- Zuurtegraad: tussen 6 en 8 pH
- Temperatuur: tussen 18 en 50 °C
- Zuurstof en voedingsstoffen
Ze planten zich zo dus niet voort.
Sommige bacteriën kunnen sporen vormen. Een spore is een soort slaaptoestand van de bacterie met als belangrijkste doel het overleven van ongunstige omstandigheden zoals hitte en droogte. Zodra de omstandigheden gunstig zijn, kan de spore ontkiemen en uitgroeien tot een normale cel die weer kan gaan groeien.
Bekijk onderstaande video van het begin tot 1 minuut. De rest van de video moet je niet kennen.
Gisten kunnen zich voortplanten door knopvorming (= budding in het Engels). Op de moedergistcel ontstaat een uitstulping. De kern deelt
zich en de knop valt af en groeit onafhankelijk verder uit tot een nieuwe
gistcel. De nieuwe cel is aanvankelijk kleiner dan de moeder.
Geslachtelijke voortplanten in het plantenrijk
De meeste bloemplanten planten zich geslachtelijk voort. De functie van de bloem is voortplanting.
- De bouw van een bloem:
De meeldraad
= mannelijk voortplantingsorganen.
Het mannelijk voortplantingsorgaan moet, net zoals bij de mens, de zaadcel leveren.
De meeldraden bestaan uit een helmknop die vastzit op de helmdraad. In de twee helmhokjes van een rijpe helmknop wordt een groot aantal stuifmeelkorrels gevormd, elke stuifmeelkorrel bevat een zaadcel.
In de 4 stuifmeelzakjes rijpen stuifmeelkorrels of pollenkorrels. Wanneer de stuifmeelkorrels rijp zijn zullen de
stuifmeelzakjes versmelten en openbarsten. De stuifmeelkorrels komen vrij. In
een rijpe stuifmeelkorrel zit de zaadcel of spermacel
De stamper
Dit is het vrouwelijke voortplantingsorgaan. Er kunnen 1 of meerdere stampers in een bloem zitten. Meestal in het midden van de bloem. De stamper bestaat uit drie delen:
- De stempel .: bovenaan de stamper. Kleverig en vaak een onregelmatige vorm.
- De stijl
- Het vruchtbeginsel, hierin bevinden zich 1 of meerdere zaadbeginsels die elk een eicel bevatten.
LET OP! Het zaadbeginsel hoort bij de eicel en niet bij de zaadcel.
- Bestuiving:
= De stuifmeelkorrel uit de helmknop van de meeldraad komt terecht op de stempel van de stamper van dezelfde plantensoort.
Bestuiving is noodzakelijk om de spermacellen bij de eicellen te brengen.
De eicellen van een plant liggen namelijk beschermd in de stamper van de bloem. Een eicel kan niet verplaatst worden. De stuifmeelkorrels bevatten spermacellen, deze zijn kleiner dan de eicel. Zij kunnen gemakkelijk meegenomen worden door insecten of door de wind en op de stempel van de stamper van dezelfde plantensoort terechtkomen.
Stuifmeel kan op verschillende manieren verspreid worden:
- Door de wind = windbloeiers
- Door insecten = insectenbloeiers
- Bevruchting
Bevruchting is de versmelting van een spermacel met een eicel in het zaadbeginsel.
Daarbij ontstaat een bevruchte eicel.
We weten nu al dat bij een geslaagde bestuiving de stuifmeelkorrel op de stempel van de stamper moet terechtkomen, maar wat gebeurt daarna met de stuifmeelkorrel?
Een rijpe stempel is kleverig door het afscheiden van een suikerrijke vloeistof, ook stempelvocht genoemd. Onder invloed van dat zoete vocht kan een stuifmeelkorrel uitgroeien tot een stuifmeelbuis. Elke stuifmeelbuis zoekt via de stijl zijn weg naar een zaadbeginsel. Daar ligt de eicel achter het poortje, de opening in het zaadbeginsel. Als de stuifmeelbuis het poortje bereikt, dringt de spermacel de eicel binnen. Daarbij versmelten spermacel en eicel met elkaar tot de bevruchte eicel.
- Wat gebeurt er na de bevruchting?
Als ze bevruchting is gebeurd hebben de bloemdelen geen functie meer, alleen het vruchtbeginsel blijft over. Na de bevruchting ondergaat de bloem dus heel wat veranderingen.
Zo zal het zaadbeginsel uitgroeien tot een zaad (Uit die zaadjes kunnen later nieuwe planten groeien). Ook het vruchtbeginsel neemt in volume toe; het wordt langzaam een vrucht.
Tijdens dat proces verdorren of vallen de volgende bloemdelen af: de kelk- en kroonbladeren, de meeldraden, de stempel en de stijl.
De zaden zijn de embryo's die uitgroeien tot nieuwe planten. Omdat niet alle zaden bij de moederplant kunnen opgroeien worden ze verspreid. Sommige zaden kunnen zo jaren overleven voor ze uitgroeien tot een nieuwe plant.
Zaden worden verspreid door:
Ongeslachtelijke voortplanting bij planten
Bij natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting ontstaat er uit een moederplant een nieuwe plant zonder dat er bevruchting heeft plaatsgevonden. Een cel, of een aantal cellen, van de moederplant groeit dan uit door vele celdelingen tot een nieuwe plant.
Welke vormen van ongeslachtelijke voortplanting kunnen voorkomen bij planten?
Een plant kan op natuurlijke wijze of Op kunstmatige wijze ongeslachtelijk voortplanten.
1. Op natuurlijke wijzen:
Bollen
Vb. tulpen --> De tulp heeft in de grond een bol. Deze bol bestaat eigenlijk uit verdikte bladeren. De tulpenbol is ontstaan zonder versmelting van een eicel met een stuifmeelkorrel en is dus het resultaat van ongeslachtelijke voortplanting. Uien planten zich op dezelfde manier voort als tulpen.
Broedknop
Wortelstok
Vb. lelietje van dalen, gember, riet --> Wortelstokken zijn verlenging van de wortel onder de grond. Aan die wortels kunnen nieuwe/jonge plantjes groeien.
Uitlopers
Vb. aardbeien --> uitlopers zijn een verleningen van een stengel die horizontaal over de grond liggen. Aan deze stengel groeien meerdere jonge/nieuwe plantjes.
Knollen
Vb. aardappel --> een knol is een verdikt stuk van een stengel onder de grond. Op een knol zitten knoppen en hieruit kunnen nieuwe planten groeien.
2. Op kunstmatige wijze
- Enten
Bij het enten wordt een deel van de ene plant (bv. tomaat) vastgemaakt op een deel van de andere plant (bv. aardappel). Die twee delen vergroeien vervolgens met elkaar en worden als het ware samen één plant.
- Stekken
Planten kwekers pakken een stengel en plaatsen deze in water staan tot dat er aan deze stengel wortels groeien. Eens de plant wortels heeft kan hij in potgrond geplaatst worden. Je hebt nu een nieuwe plant
- Afleggen
Je neemt een luchtwortel, tak of stengel en buigt deze voorzichtig richting de grond, zover dat de kop de grond raakt. De bedoeling is dat deze zo blijft staan, eventueel met wat hulpmiddelen.
De plant merkt dat de top in contact is gekomen met een nieuwe voedingsbron en wilt deze gebruiken. Vanuit de kop zal de plant wortels de grond inschieten.
- In vitro
Bij in-vitro of proefbuisbevruchting (letterlijk in-glasbevruchting) gebeurt de bevruchting niet in de plant, maar in een schaaltje in het laboratorium. In dat schaaltje brengt men de zaadcellen samen met de verzamelde eicellen van een plant.
Ben je hierin genitreerd? Bekijk dan onderstaande video!
Herhaling:
Ongeslachtelijke voortplanting of vegetatieve vermenigvuldiging bij planten is het ontstaan van een nieuwe plant (dochterplant) uit een deel van de moederplant. Dat gebeurt op:
- natuurlijke wijze: de plant heeft aanpassingen.
- kunstmatige wijze: de mens gebruikt technieken.
De dochterplanten hebben dezelfde eigenschappen als de moederplant.
Sporenvorming
In tegenstelling tot bacteriën is het vormen van sporen bij planten wel een manier om voort te planten. Een voorbeeld van een sporenplant is een varen.
Sporen worden door varens
massaal geproduceerd en bevinden zich aan de onderzijde van het blad. Deze sporen worden door de wind meegevoerd.
De sporen bij varens zitten aan de onderkant van het blad in sporenhoopjes. Wanneer de sporen verspreiden (vb. via de windt), dan zullen ze ergens anders op de bodem terecht komen.
Ook mossen zijn planten met sporen. Zij hebben een sporendoosje dat op een sprietje boven het mos uitsteekt. In dit sporendoosje zitten sporen. Wanneer dit doosje open breekt kunnen de sporen verspreiden via de wind.
Van al die sporen zullen er maar een deel uitgroeien tot nieuwe varen, want net zoals bij zaden moeten de sporen op de juiste plek terecht komen.
De ideale plek voor een varen spore om te ontwikkelen is:
- Een schaduwrijke omgeving
- Vochtige omgeving met een rijke bodem
- Gematigde temperaturen
- Waar beschermd is tegen verstoring door dieren, mensen of andere omgevingsfactoren die de groeiende plant zouden kunnen beschadigen.
Dit soort omstandigheden zijn vaak te vinden in bossen, nabij beken of rivieren, en andere vochtige, beschutte gebieden.
Als de spore op de goeie plek terecht komt, groeit ze uit tot een voorkiem.
Onderaan de voorkiem bevinden zich kleine haartjes die water blijven opnemen. Er bevinden zich ook twee orgaantjes op het voorkiem namelijk het vrouwelijke en mannelijk geslachtsorgaan. Hierin worden een eicel en een zaadcel gevormd worden.
Als de voorkiem voldoende vocht heeft kunnen de zaadcellen naar de eicel zwemmen. Zo ontstaat een nieuwe varen die ongeveer 3 jaar nodig heeft om volwassen te worden.
Ook mossen, algen en paardenstaarten planten zich op deze wijze voort.
Tijd voor oefeningen
- Oefen hier de begrippen van dit thema in:
- Oefen hier het verschil tussen geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting in:
- Oefen hier de voortplantingswijzen bij dieren in:
- Oefen hier de voortplantingswijzen bij planten in:
Uitdagende oefeningen
Check of je de leerstof hebt begrepen: vul de levenscyclus van de bloemplant aan.